正交實驗法優化黑豆胡蘿卜汁豆腐工藝研究

張 馨，楊豫斐，譚孟娜，何述棟

(合肥工業大學 食品科學與工程學院，安徽 合肥 230009)

隨著人民生活水平的不斷提高，選擇食品的著眼點已從溫飽型轉向保健型[1-2]。機體內抗氧化酶活性會因年齡增長而下降，導致過多自由基不能被及時清除而堆積在細胞內，對細胞產生毒性，使細胞膜、組織、酶以及基因受損，從而引起機體多種疾病的發生和機體的衰老[3]。因此，抗氧化性食品的開發具有重要的現實意義。

王萌等研究表明，黑豆蛋白質中的必需氨基酸組成結構水平總體優于黃豆，且其黃酮及類黃酮類物質含量較高，是很好的抗氧化劑來源[4-5]。豆腐是重要的傳統食品之一，營養豐富，蛋白質含量高于大多數食物且容易被人體吸收[6]。若將黑豆制成深受消費者喜愛的豆制品，將能更好地發揮其功能。但是以黑豆為原料生產的豆腐類產品色澤較深，感官接受度較低，因此，本實驗擬加入同樣具有抗氧化能力的胡蘿卜汁，以提高豆腐的色澤接受度。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑豆、胡蘿卜：市售；豆腐：安徽八公山豆制品有限公司；1，1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)：梯希愛(上海)化成工業有限公司；豆制品消泡劑(食品級)：天津潔潤食品有限公司；無水乙醇、石膏粉：天津潔潤食品有限公司。

1.2 儀器與設備

JM50型立式膠體磨：溫州市甌海梧田華慧乳化機械廠； KQ5200DE型數控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；JYL-C50T料理機：九陽股份有限公司；ThermoFisher FC型全自動酶標儀：美國Thermo公司； TA-XTplus物性測試儀：英國Stable公司； LGJ-12冷凍干燥機：北京松源華興科技發展有限公司； SC-3614型低速離心機：安徽省中科中佳科學儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1黑豆胡蘿卜汁豆腐制備1.3.1.1 胡蘿卜汁制備

篩選出充分成熟且無病蟲害的胡蘿卜，用水清洗，按原料與復合磷酸鹽(磷酸鈉4%、磷酸氫二鈉0.5%、焦磷酸鈉0.5%)溶液比1∶3(W/V)混合，于95 ℃下處理3 min后去皮，用水漂洗后將其切成厚度為0.5 cm的薄片，按胡蘿卜與水比(W/V)1∶1放入膠體磨榨汁，將制得的胡蘿卜汁用100目紗布過濾，過濾后的胡蘿卜汁放入冰箱冷藏備用[6]。

1.3.1.2 黑豆胡蘿卜汁豆腐制備工藝流程

挑選優質黑豆，水洗后，按水∶豆(W/V)3∶1加水于常溫下浸泡8 h，浸泡完的大豆瀝盡水，放入膠體磨中磨漿，用100目紗布過濾，用電磁爐煮漿，在第1次沸騰后加入胡蘿卜汁，攪拌均勻，煮至第2次沸騰后停止。調溫至80 ℃點漿，點漿時邊攪拌邊加入凝固劑，置于80 ℃的恒溫水浴鍋中蹲腦30 min，放入豆腐模具中用5 kg的重物壓制成型。

1.3.2 黑豆胡蘿卜汁豆腐最佳工藝條件確定

單因素實驗中以豆腐感官評價、保水性、得率以及質構特性確定最佳工藝條件。設置正交實驗因素水平為豆水比(W/V)：1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8，胡蘿卜汁的添加量(V/V)：0%、5%、10%、15%、20%，凝固劑添加量(W/V)：0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%。

正交實驗優化。在單因素實驗的基礎上，選擇豆水比、胡蘿卜汁添加量、凝固劑添加量為實驗因素，以抗氧化能力的大小為評定指標，進行L9(34)正交實驗[7]。因素水平見表1。

表1 正交實驗因素水平

1.3.3 豆腐品質評價指標1.3.3.1 感官評價

隨機邀請具有豆腐生產經驗的男女評價員各6位，分別從口感、凝固狀態、色澤、風味、組織狀態對黑豆胡蘿卜汁豆腐進行感官評價。感官評價的評分標準見表2。

表2 感官評價標準

1.3.3.2 保水率

取一定質量的豆腐樣品，稱重記為W1，在4 000 r/min 的條件下離心15 min，去除上清液后，記重W2，然后將樣品置于105 ℃下干燥6 h，記重W3[8]。保水率的計算公式如下：

保水率/% =(W2-W3)/(W1-W3)×100

1.3.3.3 質構測定

取新鮮豆腐樣品，切成1 cm正方體，水平放在物性分析儀載物臺上，進行TPA物性測試。實驗參數設定：P/100型號探頭，測前速度1 mm/s，測試速度2 mm/s，測后速度1 mm/s，2次壓縮時間間隔5 s，下壓距離20%，感應力5 g，觸發點為20 g。平行測定3次[9]。

1.3.3.4 豆腐得率測定

取黑豆胡蘿卜汁豆腐成品在室溫下稱重，計算每100 g干豆所得到的豆腐質量。

1.3.3.5 抗氧化能力測定

采用DPPH自由基清除率表征樣品抗氧化性，在干燥后的豆腐樣品中加入無水乙醇浸提，離心后取出上層清液，用0.45 μm膜進行過濾。每個樣品做3次重復，用酶標儀測自由基的清除率[10-11]。將樣品加入DPPH試劑的吸光度記為Ap，樣品加入無水乙醇的吸光度記為Ac， DPPH試劑加入無水乙醇的吸光度記為Amax，自由基清除率計算公式如下：

1.3.4 黑豆胡蘿卜汁豆腐營養成分測定

脂肪含量測定：按GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測定》中規定的索式提取法進行測定；蛋白質含量測定：按GB 5009.5—2010《食品中蛋白質的測定》中規定的凱氏定氮法進行測定；水分含量測定：按GB 5009.3—2016《食品中水分的測定》中規定的直接干燥法進行測定；胡蘿卜素含量測定：按GB 5009.83—2003《食品中胡蘿卜素的測定》中規定的紙層析法進行測定；黑色素含量測定：取5 g烘干后的豆腐粉末樣品，置于100 mL錐形瓶中，按料液比1∶40(W/V)加入40%的乙醇提取劑，調節pH值<3.5，密封后在60 ℃恒溫水浴中提取2 h。抽濾收集濾液，在恒溫干燥箱中于60 ℃下烘至恒重[12-13]，計算每5 g豆腐中黑色素粗產品的質量。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗分析

2.1.1 豆水比對黑豆胡蘿卜汁豆腐品質的影響

豆水比對豆腐品質的影響見表3和4。由表3和表4可知，隨豆漿濃度的降低，豆腐硬度和保水率逐漸減弱，咀嚼性和膠粘性呈先增加后降低的趨勢，豆水比為1∶5、1∶6(W/V)時各項指標相差較小。當蛋白含量達到一定濃度時，加熱會使其變性后形成凝膠結構[14]，故豆漿的濃度對豆腐的凝膠效果、保水率及其品質影響較大[15-16]。豆水比在1∶8(W/V)時，豆漿濃度過低，豆腐的質地軟、得率和保水率均偏低[17]。當豆水比為1∶6(W/V)時，刀切有一定韌性，硬度適中，咀嚼性和膠粘性較好，保水率和得率也均處于較高水平，感官評價發現此時口感、風味最佳，硬度適中，因此，綜合考慮選取最佳豆水比為1∶6。

表3 豆水比對豆腐質構特性的影響

表4 豆水比對豆腐品質影響

2.1.2 胡蘿卜汁添加量對豆腐品質的影響

胡蘿卜汁添加量對豆腐品質的影響實驗結果見表5和6。由表5和表6可知，隨胡蘿卜汁添加量的增多，豆腐的硬度、保水率、得率均有逐漸下降的趨勢，對膠粘性和咀嚼性差異不顯著。胡蘿卜汁添加量過多導致豆腐的硬度、保水率、得率下降；添加量過少，則豆腐的顏色過深且沒有胡蘿卜的香味。在豆漿中添加胡蘿卜汁，會降低大豆蛋白各成分之間的穩定性，影響豆腐的成型效果[18]。由感官評價可知，胡蘿卜汁添加量為15%時，豆腐的色澤均勻，指壓不破碎，口感風味為最佳，且質構特性與對照組差距不大。綜合考慮，最佳胡蘿卜汁添加量為15%。

表6 胡蘿卜汁添加量對豆腐品質的影響

2.1.3 凝固劑添加量對豆腐品質的影響

凝固劑添加量對豆腐品質的影響實驗結果見表7和表8。由表7和表8可知，隨著凝固劑添加量增加，豆腐的硬度、粘度、咀嚼性和得率也隨之增加，而保水率逐漸下降，彈性變化不大。凝固劑添加量對豆腐凝膠網絡結構的影響較大[18-19]，凝固劑添加量在1.0%～1.2%范圍內，豆腐的結構緊湊，密實性增加，水分和蛋白流失過多[16]，導致豆腐的硬度過高，表面結構疏松，保水率和感官接受度均較低；凝固劑用量在0.4%～0.6%范圍時，豆腐的質地偏軟，刀切韌性不好，咀嚼性較差，得率偏低。當添加量為0.8%時，得率、保水率均處于較高水平，硬度適中，且感官接受度達到最高。綜合考慮，確定凝固劑的添加量為0.8%。

表7 凝固劑添加量對豆腐質構特性的影響

表8 凝固劑添加量對豆腐品質的影響

2.2 正交實驗分析

2.2.1 正交實驗結果分析

選取豆水比(A)、胡蘿卜汁添加量(B)、凝固劑添加量(C)3個因素，以自由基清除率為指標，進行L9(34)正交實驗，獲取最佳工藝條件。實驗結果見表9、圖1。

表9 正交實驗結果與極差分析

圖1 正交實驗結果極差分析

由表10方差分析實驗結果可知，相關系數R2=0.992，校正相關系數RAdj2=0.968，實驗與實際情況相關性較高。豆水比對豆腐自由基清除率的影響高度顯著(P<0.05)，胡蘿卜汁添加量和凝固劑添加量對自由基清除率有一定的影響(P>0.05)。由圖1和表7可知，各因素對自由基清除率影響的主次順序為A(豆水比)>B(胡蘿卜汁添加量)>C(凝固劑添加量)，表明黑豆的抗氧化物質是清除自由基的主要原因；適當的胡蘿卜汁添加可以有效提高豆腐的抗氧化性[20]，但是當胡蘿卜汁添加量過大時，降低了黑豆漿的濃度，從而影響了產品的

表10 正交實驗方差分析

注：R2=0.992(Adj R2=0.968)；* 表示差異顯著(P<0.05)。

抗氧化性；凝固劑添加量增大，豆腐表面結構疏松，抗氧化物質有一定流失。自由基清除率最高時工藝條件為A1B2C2，即最佳工藝條件為豆水比1∶5(W/V)、胡蘿卜汁添加量為15%(V/V)、凝固劑添加量為0.8%(W/V)。在此工藝條件下，豆腐自由基清除率可達57.7%。

2.2.2 驗證實驗

為驗證實驗結果的準確性，根據正交實驗的最優組合A1B2C2進行驗證實驗。進行3次平行實驗取平均值，與正交實驗最優組合值57.7%接近，且得率為151.27%，方案可行。與市售豆腐的抗氧化能力做對照實驗，結果表明黑豆胡蘿卜汁豆腐的抗氧化能力明顯高于市售豆腐。實驗結果見表11、表12。

表11 驗證實驗結果

表12 對照實驗結果

2.2.3 產品質量評價

對經驗證過的最優組合的黑豆胡蘿卜汁豆腐產品的營養成分進行測定，結果其胡蘿卜素含量為0.48%、黑色素含量為0.61 mg/g、含水量為74.28%、粗脂肪含量為3.46%、蛋白質含量為13.26%，灰分含量為5.14%符合GB/T 22106—2008非發酵豆制品中對豆腐類產品的理化指標的要求。大腸菌群≤100 CFU/g，符合GB 2714—2014中衛生標準的要求。

3 結論

通過單因素實驗和正交實驗優化了黑豆胡蘿卜汁豆腐的加工工藝。單因素實驗結果表明，豆腐的得率、硬度均隨豆漿濃度的增加而增大，隨著凝固劑添加量的增多豆腐的硬度和得率均有逐漸增大的趨勢，確定豆腐的生產工藝參數為豆水比1∶6(W/V)、胡蘿卜汁添加量為15%(V/V)、凝固劑添加量為0.8%(W/V)。正交實驗結果表明各因素對豆腐抗氧化能力的影響主次順序為：豆水比>胡蘿卜汁添加量>凝固劑添加量，優化出的最佳工藝組合為A1B2C2，即豆水比1∶5(W/V)、胡蘿卜汁添加量為15%(V/V)、凝固劑添加量為0.8%(W/V)。在此最佳條件下，自由基清除率可達57.2%，得率為151.27%。

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